当期目录

2022年 第8卷 第5期    刊出日期：2022-05-07

上一期   

区块链与可信交易专题

基于区块链的现代服务可信交易关键技术

蔡维德, 朱岩

2022, 8(5):  416. 

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区块链技术近两年无论是在国内还是国外都受到前所未有的重视.2021年美国和英国央行都表示，基于区块链的央行数字货币会改变整个金融体系，是100年来最大的一次经济改革.2021年12月，美国国会召开听证会表示，美国会全面接受Web 3.0，积极鼓励Web 3.0在美国发展，而Web 3.0的几个关键技术都是基于区块链，包括数字货币以及元宇宙.2022年2月，美国总统发布行政法令，要求政府内相关部门积极鼓励和支持开发区块链系统的数字货币以及相关的监管科技.

面向联盟链分布式预言机技术研究

郁莲, 李泽琛, 王思成, 叶德鹏, 朱岩, 唐方方

2022, 8(5):  418. 

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目前许多联盟链都处于封闭、确定性的环境下，其智能合约不能与外界发生IO.一些应用场景(如征信链、碳交易链、供应链、快递追踪等)需要一种机制与联盟链外部进行数据交互，一般被称为预言机 (oracle machine).现有联盟链中的预言机技术存在如下不足： 1)有限的数据交互模式，无法满足分布式应用需求； 2)随着分布式预言机节点数量的增加，共识时延也会随之提升，无法对系统进行有效扩展； 3)分布式预言机系统中的预言机节点通常由联盟链的参与方维护，数据共识过程中的行为对联盟链是不可见的，不利于数据的治理.针对上述问题，提出如下方法： 1)基于事件驱动机制，提出4种预言机设计模式或交互模式，支持入链(Inbound)和出链(Outbound)，以及Pull和Push这4种预言机数据交互组合方式； 2)使用门限签名算法对数据达成共识，在保证数据可信的同时提高预言机系统的可扩展性； 3)引入一种信誉机制进行数据治理，每个预言机节点维护局部信誉和全局信誉，对预言机节点形成监管，提高整个预言机集群的可信度.最后，通过设计实现征信链及碳交易链场景下的多链应用，对4种预言机的设计模式、可扩展性及预言机节点可信度进行评测与分析.

库中库:新型区块链数据库架构

蔡维德, 李明顶, 杨冬

2022, 8(5):  429. 

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由于区块链系统具有不可篡改性，其数据量只会增多不会减少，随着现有区块链系统的数据量越来越大，区块链数据的查询与写入效率逐渐减小，影响到区块链的性能.传统上区块链系统内有1个数据库系统，但是现有的数据库如关系型数据库、非关系型数据库以及内存数据库等都各有其优缺点，无法满足区块链系统对性能的要求.提出一个新型数据库系统“库中库”，就是区块链系统内的数据库系统中还有1个小型区块链系统，因此一个区块链系统内部不但有数据库系统还有另外一个区块链系统.库中库系统结合关系型数据库的特点利于数据查询，同时借鉴非关系型数据库的非结构化存储结构，且采用内存数据库的高性能方案，保障了数据库的高速写入以及查询的特点，同时具有复杂查询的功能.库中库的元数据由区块链存储，保证元数据不被损坏且无法被篡改或删除，从而保证数据库系统的高安全性以及容错性.对数据库进行了查询以及写入测试，测试结果显示，该区块链数据库性能相比传统数据库显著提升，且容错性更高.

可信交易区块链实验平台关键问题研究

张勖, 鲁梦楠, 李婧, 张作义, 王义

2022, 8(5):  437. 

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最近国内外推出许多区块链平台，包括开源软件，但是实际上平台的开发还是困难重重.平台的关键问题是要满足现代服务业可信交易所必须的交易性和可监管性，由于一些系统的设计初衷就是逃避监管或是采取中心化方式，这样的设计很难在现代交易系统中使用.首先分析可信交易对区块链系统的应用模式提出的挑战，然后从新型区块链分布式技术架构、智能合约服务、监管模型等方面，提出可信交易区块链平台设计与实现的核心关键问题是要从系统工程角度出发，平衡系统的“交易+共识+监管+安全智能合约”多维度特性.

一种并行博弈的九宫格智能合约

蔡维德, 姜晓芳, 向伟静

2022, 8(5):  443. 

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账本、智能合约、预言机并行系统(LedgersSmart ContractsOracle, LSO)设计打破传统智能合约只能和1个账本系统(区块链)死绑定的机制，在新型智能合约平台LSO模型和智能合约标准化、微服务化的基础上，提出新型智能合约的并行博弈的九宫格模型.在该新模型中，针对每次交易，分成交易前、交易中和交易后3段，在每段流程上，买方、卖方、监管方通过查询智能合约库或发布自己的智能合约，分别提供己方的智能合约，形成智能合约组，这些智能合约组之间存在竞合关系，一方面是合作，另一方面也是在互相博弈，从而保证兼顾交易的公平性和效率.

区块链技术在交通领域征信的创新趋势研究

薄钧戈, 乔亚男, 李成, 吴忠宜, 靳军, 蔡维德

2022, 8(5):  452. 

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征信是包括金融、融资、贸易、交通等诸多领域的必要机制，当前征信领域已步入快车道.将征信用好、用活、用实，使之应用于社会各领域，才能确保社会信用体系建设稳步推进.如今，社会上交通违法行为频发，交通领域数据存储的安全性不易保证，且传统的交通领域缺乏统一的交通信用度量标准，而建立交通领域征信是解决上述问题的可行方案.将科技部重大项目征信组提出的新一代区块链征信模型推广应用到交通征信领域,打造智慧交通征信系统.在科技部重大项目的基础上，着眼于快速落地，赋能实体经济.首次将该技术应用于金融领域之外的领域，持续开拓征信范围.加强技术深度，在此基础上，与互链网、预言机、STRISA(silkroad travel rule information sharing architecture)等符合中国国情的区块链新技术相结合；细化监管粒度，制定新的监管进入交通征信体制；转变传统思维，完善数据实体的组织架构.

基于区块链的可信交易完备性模式设计

迟占博, 张勖, 李婧, 邵苏杰, 王东滨

2022, 8(5):  460. 

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可信交易是现代服务业的核心和基础.以往数字交易方式中，最大的问题是虚假交易发生之后产生交易回滚，再通过券款对付(delivery versus payment, DVP)结算方式蔓延，造成交易双方之外的各方损失.另外，现代服务业中的交易涉及多方多阶段，一个完整的应用层交易需要区块链底层的多次交易共识来支撑，当前的研究仍集中于底层交易共识的优化，缺少纵向对应模式探讨.针对可信交易这2个关键问题，提出基于区块链的可信交易完备性模式设计.利用区块链的可追溯、防篡改特点，确保交易过程中的安全性.利用身份验证控制恶意节点的攻击，较好地保护用户的隐私安全.加入回滚机制保证交易方的数字资产安全.最后利用应用层交易与区块链底层交易的对应设计，通过 资产证券化(assetbacked securities, ABS)业务说明该模式的合理性.

面向金融领域的智能合约特定语言设计

李洋, 李洁, 葛宁, 胡凯

2022, 8(5):  468. 

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基于区块链的智能合约专业性强、可读性差、生产效率低，近年来已有多个基于智能合约的面向金融各细分领域的领域特定语言(domainspecific language, DSL)被提出，并被用于解决不同领域专业人士直接书写智能合约难度大的问题.然而，面向金融资产证券化的DSL尚未开发出来.首先介绍智能合约与金融领域现有的结合状况；然后提出资产证券化合约的流程，并设计了一种书写该合约的领域特定语言ABSDSL；最后用ABSDSL编写资产证券化合约，并通过将其转化为采用Solidity代码书写的智能合约验证了其准确性.

面向信用服务的BPMN智能合约范式研究

李洁, 闫乐, 薄钧戈, 吴忠宜, 李成, 蔡维德

2022, 8(5):  475. 

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随着区块链在各行业的广泛使用，业务需求复杂、安全性要求高、智能合约开发难的问题逐渐凸显，亟需一种中间语言，可使领域专家、法律专家同开发人员合作完成可信智能合约开发.聚焦于信用服务领域，使用语法依存树和语义分析树等技术自动提取文本规则，运用BPMN作为中间语言进行业务规则的模型构建，从而提出一套领域智能合约的设计范式.根据智能合约的代码特点，提取BPMN的语法子集对业务流程进行建模，并给出基于BPMN模型的XML文件到Java代码的转换规则，将BPMN模型自动转化为智能合约代码，节约智能合约编写时间，最后通过智能合约设计案例进行分析.关键词区块链；智能合约；BPMN建模；信用服务；语义分析

智能合约隐私保护技术发展现状研究

白国柱, 张文俊, 赵鹏

2022, 8(5):  484. 

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智能合约是区块链上可共享的程序代码，涉及账户地址和数字资产等信息.近年来，智能合约发展迅猛，将区块链平台由简单的分布式账本系统扩展为一个丰富的去中心化操作系统，引领了区块链2.0时代.然而，智能合约面临较为严重的隐私泄露问题，限制了智能合约技术的进一步发展和应用.分析了零知识证明、安全多方计算、同态加密和可信执行环境4种智能合约隐私保护关键技术；以智能合约运行平台为基准，梳理了当前智能合约隐私保护解决方案的最新研究成果，并对未来研究方向进行了展望.

技术应用

面向重大活动网络安全保障的新一代网络安全框架研究

齐向东, 刘勇, 韩永刚, 罗海龙, 孔坚, 高晓红, 郝雅楠

2022, 8(5):  492. 

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重大活动因开放的网络环境、复杂的信息系统、广泛的社会关注而面临与日俱增的网络安全风险，传统的外挂式网络安全防护越来越难以适应日益复杂的重大活动网络安全形势.以2022年北京冬奥会和冬残奥会网络安全保障为背景，系统梳理了重大活动网络安全保障的主要特点，针对性地提出了新一代网络安全框架，并对该框架的结构、特点以及模型进行了详细分析.北京冬奥会和冬残奥会的网络安全保障工作“零事故”说明，该框架能够有效指导重大活动网络安全保障工作，为重大活动网络安全保障工作提供了成功样板.


电子认证在V2X车联网安全中的应用

王新华, 李广超, 王本海, 刘晨光, 王浩溟, 李向锋

2022, 8(5):  500. 

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V2X(vehicle to everything)车联网是借助新一代信息通信技术将车辆与其他车辆、路侧基础设施以及其他道路使用者相连接进行信息交互的新型网络，有助于提高交通运输效率，减少环境污染，节约能源资源，降低事故发生率，改进交通管理.V2X车联网安全是其健康运行和发展的关键.分析了V2X车联网需要关注的重点安全需求，结合电子认证技术、V2X车联网公钥基础设施和各种V2X证书的应用，从车辆到车辆(V2V)、车辆到路侧设施(V2I)、路侧设施到车辆(I2V)3个应用场景论述了电子认证在车联网中的安全实现和应用效果.

基于级联失效的标准物联网抗毁性研究

黄童祎, 李长连, 张小飞

2022, 8(5):  506. 

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IEEE P21451标准体系定义了下一代物联网的架构.为了提高标准物联网网络抗损毁能力，首先基于IEEE P21451标准物联网终端节点的特性提出分簇标准物联网网络演化模型，然后结合标准物联网的负载与功能特性建立一个负载重分配范围可调的级联失效模型，探讨模型关键参数和网络抗毁性能的关系.该模型将节点负载划分为传感负载和可转移负载，综合考虑网络局部和全局信息的影响，将节点度和节点介数相结合构建节点的初始可转移负载.仿真实验结果验证了所提模型在面临级联失效时具备更好的网络抗毁性，为提高标准物联网抗毁性提供理论指导和方法参考.关键词物联网；IEEE P21451；抗毁性；级联失效；负载

基于多模态与多尺度融合的抗欺骗人脸检测

刘龙庚, 任宇, 王莉

2022, 8(5):  513. 

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就现今人脸活体检测尚未充分利用多模态特性的问题展开研究,提出了一种多模态与多尺度融合检测算法,充分利用可见光、近红外、深度3种模态数据的互补特性逐级过滤伪造样本.待测样本首先经近红外人脸检测过滤回放攻击,然后经过深度判别网络过滤平面攻击,最后将前2层难分类的样本输入多模态融合模块综合判别得到最终分类.构建了1个近2万组的高分辨率多模态数据集,设计了多尺度输入的轻量级判别网络，进一步提高算法的适应性.对比实验证明,提出的算法检测准确率比单模态方案显著提高,总参数量仅有48万个，推理时间为8.07ms，远低于其他常见融合方式.关键词人脸检测；演示攻击；多模态；加权融合；轻量级网络